FR3054603A1 - METHOD FOR CORRECTING THE MEASUREMENT OF A FLOWMETER IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de correction de la mesure d'un débit d'air frais introduit dans un moteur à combustion interne à injection directe comportant au moins un cylindre équipé d'un capteur de pression, un circuit de recirculation de gaz d'échappement et un organe de mesure d'un débit d'air frais introduit dans le moteur, comportant les étapes suivantes : • à partir de mesures de pression dans le cylindre par le capteur et de débit d'air frais introduit dans le moteur par l'organe de mesure lors d'au moins une phase au cours de laquelle aucune recirculation de gaz d'échappement n'a lieu dans le moteur, détermination (100) d'une erreur de l'organe de mesure sur une valeur mesurée de débit d'air frais introduit dans le moteur, et • à partir de l'erreur déterminée (110), génération (200) d'une valeur corrigée du débit d'air frais introduit dans le moteur mesuré par l'organe de mesure.The invention relates to a method for correcting the measurement of a flow rate of fresh air introduced into a direct injection internal combustion engine comprising at least one cylinder equipped with a pressure sensor, a gas recirculation circuit. exhaust and a measuring member of a fresh air flow introduced into the engine, comprising the following steps: • from measurements of pressure in the cylinder by the sensor and fresh air flow introduced into the engine by the measuring device in at least one phase during which no exhaust gas recirculation takes place in the engine, determining (100) an error of the measuring device on a measured flow value fresh air introduced into the engine, and • from the determined error (110), generation (200) of a corrected value of the fresh air flow introduced into the motor measured by the measuring member.
Description
Titulaire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Société par actions simplifiée, CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH.Holder (s): CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Simplified joint-stock company, CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH.
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Mandataire(s) : CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Société par actions simplifiée.Agent (s): CONTINENTAL AUTOMOTIVE FRANCE Simplified joint-stock company.
FR 3 054 603 - A1 (54) PROCEDE DE CORRECTION DE LA MESURE D'UN DEBITMETRE DANS UN MOTEUR A COMBUSTIONFR 3 054 603 - A1 (54) METHOD FOR CORRECTING THE MEASUREMENT OF A FLOW METER IN A COMBUSTION ENGINE
INTERNE.INTERNAL.
(57) L'invention concerne un procédé de correction de la mesure d'un débit d'air frais introduit dans un moteur à combustion interne à injection directe comportant au moins un cylindre équipé d'un capteur de pression, un circuit de recirculation de gaz d'échappement et un organe de mesure d'un débit d'air frais introduit dans le moteur, comportant les étapes suivantes:(57) The invention relates to a method for correcting the measurement of a flow rate of fresh air introduced into an internal combustion engine with direct injection comprising at least one cylinder fitted with a pressure sensor, a recirculation circuit of exhaust gas and a device for measuring a flow of fresh air introduced into the engine, comprising the following steps:
à partir de mesures de pression dans le cylindre par le capteur et de débit d'air frais introduit dans le moteur par l'organe de mesure lors d'au moins une phase au cours de laquelle aucune recirculation de gaz d'échappement n'a lieu dans le moteur, détermination (100) d'une erreur de l'organe de mesure sur une valeur mesurée de débit d'air frais introduit dans le moteur, et à partir de l'erreur déterminée (110), génération (200) d'une valeur corrigée du débit d'air frais introduit dans le moteur mesuré par l'organe de mesure.from measurements of pressure in the cylinder by the sensor and flow rate of fresh air introduced into the engine by the measuring device during at least one phase during which no exhaust gas recirculation has place in the engine, determination (100) of an error of the measuring device on a measured value of flow rate of fresh air introduced into the engine, and from the determined error (110), generation (200) of a corrected value of the fresh air flow introduced into the engine measured by the measuring device.
L’invention concerne un procédé de correction de la mesure d’un débit d’air frais introduit dans un moteur à combustion interne, et un dispositif pour réaliser ladite correction.The invention relates to a method for correcting the measurement of a flow rate of fresh air introduced into an internal combustion engine, and a device for carrying out said correction.
L’invention s’applique à des moteurs à injection directe, pouvant être de type Diesel ou des moteurs à essence à injection directe.The invention applies to direct injection engines, which may be of the Diesel type or direct injection petrol engines.
Un moteur de type Diesel comporte classiquement un cylindre dans lequel un piston mobile permet de comprimer de l’air. Du carburant est ensuite injecté sous pression dans le cylindre. La combustion du carburant avec l’air comprimée résulte des conditions de pression et de température dans le cylindre.A diesel type engine conventionally comprises a cylinder in which a movable piston makes it possible to compress air. Fuel is then injected under pressure into the cylinder. The combustion of fuel with compressed air results from the pressure and temperature conditions in the cylinder.
La combustion du carburant à haute température génère la production de gaz polluants, et en particulier d’oxydes d’azote dénommés NOX tels que le monoxyde d’azote NO, le dioxyde d’azote NO2, etc.The combustion of fuel at high temperature generates the production of polluting gases, and in particular of nitrogen oxides called NO X such as nitrogen monoxide NO, nitrogen dioxide NO 2 , etc.
Des moteurs ont été développés qui comprennent un circuit de recirculation des gaz d’échappement ou gaz brûlés également appelé sous l’acronyme anglais EGR (pour « Exhaust Gas Recirculation »). Un tel circuit prélève une partie des gaz d’échappement résultant d’une combustion et les réinjecte, en les mélangeant avec de l’air frais, dans le cylindre lors d’une combustion ultérieure.Engines have been developed which include an exhaust gas or flue gas recirculation circuit also known by the acronym EGR (for "Exhaust Gas Recirculation"). Such a circuit takes part of the exhaust gases resulting from combustion and reinjects them, by mixing them with fresh air, into the cylinder during subsequent combustion.
Ce faisant, il est possible de réduire la température de combustion du mélange air-carburant et de diminuer la quantité d’oxydes d’azote générés.In doing so, it is possible to reduce the combustion temperature of the air-fuel mixture and to reduce the amount of nitrogen oxides generated.
Avec ce type de moteur, les constructeurs automobiles imposent désormais des valeurs nominales sur la quantité d’oxydes d’azote générés par la combustion du carburant. Or, le respect de ces contraintes peut être obtenu par le contrôle et la maîtrise du débit de gaz d’échappement recirculé.With this type of engine, car manufacturers are now imposing nominal values on the amount of nitrogen oxides generated by the combustion of fuel. However, compliance with these constraints can be obtained by controlling and controlling the flow of recirculated exhaust gas.
La Demanderesse a déposé la demande de brevet WO 2014/095052 dans laquelle est proposé un procédé de détermination du débit de gaz d’échappement recirculé dans un moteur à combustion interne, à partir d’une pression d’air mesurée dans le cylindre et du débit d’air frais introduit dans le moteur, mesuré par un débitmètre dédié.The Applicant has filed patent application WO 2014/095052 in which there is proposed a method for determining the flow rate of recirculated exhaust gas in an internal combustion engine, from an air pressure measured in the cylinder and the fresh air flow introduced into the engine, measured by a dedicated flow meter.
En vertu de ce procédé, la valeur du débit de gaz d’échappement recirculé dans le moteur dépend donc de la valeur mesurée du débit d’air frais introduit dans le moteur.By virtue of this process, the value of the flow rate of exhaust gas recirculated in the engine therefore depends on the measured value of the flow rate of fresh air introduced into the engine.
Or, les débitmètres utilisés pour mesurer le débit d’air frais introduit dans le moteur présentent une marge d’erreur qui induit une variation importante sur la quantité d’oxydes d’azote générés par la combustion. Cette variation est illustrée sur la figure 1a, qui représente la variation des émissions d’oxydes d’azote et de particules en fonction de l’erreur sur la mesure du débitmètre.However, the flow meters used to measure the flow of fresh air introduced into the engine have a margin of error which induces a significant variation in the quantity of nitrogen oxides generated by combustion. This variation is illustrated in FIG. 1a, which represents the variation of the emissions of nitrogen oxides and of particles as a function of the error on the measurement of the flow meter.
On constate en particulier, qu’une marge d’erreur de l’ordre de plus ou moins 6 % sur la valeur de débit d’air frais mesurée par le débitmètre peut résulter en une variation de la quantité d’oxydes d’azote émises par le véhicule qui peut atteindre 133 mg/km, sur une valeur cible de l’ordre de 200 mg/km.In particular, it is noted that a margin of error of the order of plus or minus 6% on the value of the fresh air flow rate measured by the flow meter can result in a variation in the quantity of nitrogen oxides emitted. by the vehicle which can reach 133 mg / km, on a target value of the order of 200 mg / km.
Afin de réduire sensiblement les quantités d’oxydes d’azote générées lors de la combustion du moteur, il est donc nécessaire de réduire la marge d’erreur du débitmètre mesurant la quantité d’air frais introduite dans le moteur.In order to significantly reduce the quantities of nitrogen oxides generated during the combustion of the engine, it is therefore necessary to reduce the margin of error of the flow meter measuring the amount of fresh air introduced into the engine.
Compte-tenu de ce qui précède, l’invention a pour but de proposer un meilleur contrôle du débit de gaz d’échappement recirculé dans un moteur à combustion interne à injection directe.In view of the above, the invention aims to provide better control of the flow rate of recirculated exhaust gas in an internal combustion engine with direct injection.
En particulier, un but de l’invention est de proposer un moyen de réduction de la marge d’erreur d’un débitmètre mesurant un débit d’air frais introduit dans le moteur.In particular, an object of the invention is to propose a means of reducing the margin of error of a flow meter measuring a flow rate of fresh air introduced into the engine.
Un autre but de l’invention est de proposer une méthode de correction de l’erreur d’un tel débitmètre.Another object of the invention is to propose a method for correcting the error of such a flow meter.
Un autre but de l’invention est d’être applicable à des moteurs de type Diesel ou essence à combustion directe.Another object of the invention is to be applicable to diesel or petrol type direct combustion engines.
A cet égard, l’invention a pour objet un procédé de correction de la mesure d’un débit d’air frais introduit dans un moteur à combustion interne à injection directe comportant au moins un cylindre équipé d’un capteur de pression, un circuit de recirculation de gaz d’échappement et un organe de mesure d’un débit d’air frais introduit dans le moteur, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :In this regard, the subject of the invention is a method for correcting the measurement of a flow rate of fresh air introduced into an internal combustion engine with direct injection comprising at least one cylinder fitted with a pressure sensor, a circuit for exhaust gas recirculation and a device for measuring a flow of fresh air introduced into the engine, characterized in that it comprises the following steps:
• à partir de mesures de pression dans le cylindre par le capteur de pression et de débit d’air frais introduit dans le moteur par l’organe de mesure lors d’au moins une phase au cours de laquelle aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu dans le moteur, détermination d’une erreur de l’organe de mesure sur une valeur mesurée de débit d’air frais introduit dans le moteur, et • à partir de l’erreur déterminée, génération d’une valeur corrigée du débit d’air frais introduit dans le moteur mesuré par l’organe de mesure.• from cylinder pressure measurements by the pressure sensor and from the fresh air flow introduced into the engine by the measuring device during at least one phase during which no exhaust gas recirculation does not take place in the engine, determination of an error of the measuring device on a measured value of flow rate of fresh air introduced into the engine, and • from the determined error, generation of a corrected value of the fresh air flow introduced into the engine measured by the measuring member.
Avantageusement, mais facultativement, le procédé selon l’invention peut en outre comprendre au moins l’une des caractéristiques suivantes :Advantageously, but optionally, the method according to the invention can also comprise at least one of the following characteristics:
• l’étape de détermination d’une erreur de l’organe de mesure peut comprendre :• the step of determining a measurement organ error can include:
- lors d’une pluralité de phases au cours desquelles aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu, le calcul d’une valeur d’erreur de l’organe de mesure sur la valeur mesurée de débit d’air frais, et- during a plurality of phases during which no exhaust gas recirculation takes place, the calculation of an error value of the measuring device on the measured value of fresh air flow, and
- l’établissement, à partir des valeurs d’erreur calculées, d’une relation entre l’erreur de l’organe de mesure et la valeur de débit mesurée,- establishing, from the calculated error values, a relationship between the error of the measurement device and the measured flow value,
- et l’étape de génération d’une valeur corrigée est alors mise en œuvre à partir de la relation entre l’erreur de l’organe de mesure et la valeur de débit mesurée.- and the step of generating a corrected value is then implemented from the relationship between the error of the measurement device and the measured flow value.
• l’établissement d’une relation entre l’erreur de l’organe de mesure et la valeur de débit mesurée à partir des valeurs d’erreur calculées peut être mis en œuvre par régression linéaire.• establishing a relationship between the error of the measuring device and the flow rate value measured from the calculated error values can be implemented by linear regression.
• le procédé étant mis en œuvre dans un moteur dans lequel le circuit de recirculation de gaz d’échappement comporte au moins une vanne commandable pour sélectivement ouvrir ou fermer le circuit, afin de respectivement autoriser ou bloquer une recirculation de gaz d’échappement, le calcul de valeurs d’erreur de l’organe de mesure est alors mis en œuvre lors d’au moins une phase parmi :• the method being implemented in an engine in which the exhaust gas recirculation circuit comprises at least one controllable valve for selectively opening or closing the circuit, in order to respectively authorize or block an exhaust gas recirculation, the calculation of error values of the measurement device is then implemented during at least one phase among:
- une phase de décélération du moteur, lors de laquelle chaque vanne est commandée pour fermer le circuit de recirculation de gaz d’échappement, ou- an engine deceleration phase, during which each valve is controlled to close the exhaust gas recirculation circuit, or
- une phase lors de laquelle chaque vanne est fermée, correspondant à une phase au cours de laquelle le couple moteur est compris entre 90 et 100 % du couple maximal du moteur.- a phase during which each valve is closed, corresponding to a phase during which the engine torque is between 90 and 100% of the maximum engine torque.
• le calcul de valeurs d’erreur de l’organe de mesure peut être mis en œuvre lors d’au moins une phase de décélération du moteur lors de laquelle chaque vanne est commandée pour fermer le circuit de recirculation de gaz d’échappement, et d’au moins une phase lors de laquelle chaque vanne est fermée et le couple moteur est compris entre 90 et 100 % du couple maximal du moteur.The calculation of error values of the measuring device can be implemented during at least one engine deceleration phase during which each valve is controlled to close the exhaust gas recirculation circuit, and at least one phase during which each valve is closed and the engine torque is between 90 and 100% of the maximum engine torque.
• le procédé peut en outre comprendre la mesure du gradient temporel du débit d’air frais mesuré par l’organe de mesure, et dans lequel la valeur d’erreur n’est calculée que si le gradient temporel du débit d’air frais mesuré par l’organe de mesure est inférieur à un seuil déterminé.The method can also comprise the measurement of the time gradient of the fresh air flow measured by the measuring member, and in which the error value is calculated only if the time gradient of the fresh air flow measured by the measuring device is below a determined threshold.
• une valeur d’erreur peut être obtenue lors d’une phase au cours de laquelle aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu par :• an error value can be obtained during a phase during which no exhaust gas recirculation takes place by:
- la mesure simultanée, lors d’un cycle de combustion, d’une valeur de débit d’air frais introduit dans le moteur par l’organe de mesure et d’une valeur du débit d’air total circulant dans le moteur établie à partir de la pression mesurée dans le cylindre, et- the simultaneous measurement, during a combustion cycle, of a value of flow rate of fresh air introduced into the engine by the measuring member and of a value of the total flow rate of air circulating in the engine established at from the pressure measured in the cylinder, and
- la soustraction, à la valeur de débit d’air total circulant dans le moteur, de la valeur de débit d’air frais mesurée.- the subtraction, from the value of total air flow circulating in the engine, of the value of fresh air flow measured.
• l’étape de génération de la valeur corrigée du débit d’air peut être mise en œuvre par soustraction, à la valeur mesurée de débit d’air frais introduit dans le moteur, de l’erreur déterminée.• the step of generating the corrected value of the air flow can be implemented by subtracting, from the measured value of the fresh air flow introduced into the engine, the determined error.
• la valeur de débit d’air frais mesuré par l’organe de mesure peut être filtrée au moyen d’un filtre passe-bas.• the fresh air flow value measured by the measuring device can be filtered using a low-pass filter.
Selon un deuxième objet, l’invention concerne également un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour mettre en œuvre les étapes consistant à :According to a second object, the invention also relates to a computer program product, comprising code instructions for implementing the steps consisting in:
• à partir d’une valeur de pression dans un cylindre d’un moteur à combustion interne comportant un circuit de recirculation de gaz d’échappement, et d’une valeur de débit d’air frais introduit dans le moteur mesurées simultanément lors d’une phase au cours de laquelle aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu dans le moteur, calculer une erreur sur la valeur de débit d’air frais mesurée, et • corriger la valeur de débit d’air frais mesurée à partir de la valeur d’erreur calculée, lorsqu’il est mis en œuvre par un processeur.• from a pressure value in a cylinder of an internal combustion engine comprising an exhaust gas recirculation circuit, and from a value of fresh air flow introduced into the engine measured simultaneously during a phase during which no exhaust gas recirculation takes place in the engine, calculate an error on the measured fresh air flow value, and • correct the measured fresh air flow value from the calculated error value, when implemented by a processor.
Selon un troisième objet, l’invention concerne également un dispositif de correction de la mesure d’un débit d’air frais introduit dans un moteur à combustion interne comportant au moins un cylindre équipé d’un capteur de pression, un circuit de recirculation de gaz d’échappement et un organe de mesure d’un débit d’air frais introduit dans le moteur, le dispositif de correction comprenant un contrôleur en communication avec le capteur de pression et l’organe de mesure, caractérisé en ce que le contrôleur est adapté pour mettre en œuvre le procédé selon la description qui précède.According to a third object, the invention also relates to a device for correcting the measurement of a flow rate of fresh air introduced into an internal combustion engine comprising at least one cylinder equipped with a pressure sensor, a recirculation circuit of exhaust gas and a device for measuring a fresh air flow rate introduced into the engine, the correction device comprising a controller in communication with the pressure sensor and the measurement device, characterized in that the controller is suitable for implementing the method according to the above description.
Enfin, l’invention a également pour objet un moteur à combustion interne, comportant au moins un cylindre équipé d’un capteur de pression, un circuit de recirculation de gaz d’échappement, un organe de mesure d’un débit d’air frais introduit dans le moteur, et un dispositif de correction selon la description qui précède.Finally, the invention also relates to an internal combustion engine, comprising at least one cylinder equipped with a pressure sensor, an exhaust gas recirculation circuit, a member for measuring a flow of fresh air. introduced into the engine, and a correction device as described above.
Le procédé proposé permet de corriger la mesure d’un débitmètre mesurant un débit d’air frais introduit dans le moteur, en basant la correction sur une mesure plus précise qui est obtenue par la pression dans le cylindre.The proposed method makes it possible to correct the measurement of a flow meter measuring a flow rate of fresh air introduced into the engine, by basing the correction on a more precise measurement which is obtained by the pressure in the cylinder.
De fait, la marge d’erreur sur le débit d’air frais introduit dans le moteur passe de plus ou moins 6 % à plus ou moins 2,5 %, ce qui réduit notablement la marge d’erreur sur les oxydes d’azote générés par la combustion.In fact, the margin of error on the fresh air flow introduced into the engine goes from plus or minus 6% to plus or minus 2.5%, which significantly reduces the margin of error on nitrogen oxides generated by combustion.
Au surplus, la réduction de la marge d’erreur sur les quantités d’oxydes d’azote produites permet également de réduire la production de dioxyde de carbone du moteur. Ceci est illustré schématiquement en figure 1b, qui illustre que la production de dioxyde de carbone est inversement proportionnelle à la production d’oxydes d’azote.In addition, reducing the margin of error on the quantities of nitrogen oxides produced also makes it possible to reduce the production of carbon dioxide from the engine. This is illustrated schematically in Figure 1b, which illustrates that the production of carbon dioxide is inversely proportional to the production of nitrogen oxides.
Pour garantir le respect d’une valeur nominale d’émission d’oxydes d’azote prescrite par un constructeur, il est nécessaire de tenir compte de la marge d’erreur sur le débitmètre. En réduisant cette marge d’erreur on se rapproche de la valeur nominale attendue et on peut donc réduire les émissions de CO2. Par exemple, en réduisant la marge d’erreur sur la mesure du débitmètre de 10 mg/km d’émission de NOX, on peut réduit les rejets de CO2 d’1 g/km.To guarantee compliance with a nominal nitrogen oxide emission value prescribed by a manufacturer, it is necessary to take into account the margin of error on the flow meter. By reducing this margin of error we get closer to the expected nominal value and we can therefore reduce CO 2 emissions. For example, by reducing the margin of error on the measurement of the flowmeter by 10 mg / km of NO X emission, one can reduce CO 2 emissions by 1 g / km.
En outre, le procédé prévoit de déterminer l’erreur sur la mesure du débitmètre à la fois lors de phases de décélération du moteur, et lors de phases où le couple moteur est important et où il n’y a aucune recirculation de gaz d’échappement. Ces deux types de phases correspondent à des niveaux de débits d’air frais introduit dans le moteur très différents, ce qui permet d’améliorer la précision sur le calcul de l’erreur du débitmètre, et donc d’apporter une meilleure correction à la mesure du débitmètre.In addition, the method provides for determining the error on the measurement of the flow meter both during phases of deceleration of the engine, and during phases where the engine torque is high and where there is no recirculation of gas. exhaust. These two types of phases correspond to very different levels of flow rates of fresh air introduced into the engine, which improves the accuracy in calculating the error of the flow meter, and therefore provides better correction to the flowmeter measurement.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d’exemples non limitatifs et sur lesquelles :Other characteristics, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, with regard to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which:
- La figure 1a, déjà décrite, représente l’impact de l’erreur du débitmètre de mesure du débit d’air frais introduit dans le moteur sur l’émission d’oxydes d’azote et de particules produits par la combustion,FIG. 1a, already described, represents the impact of the error of the flow meter measuring the flow of fresh air introduced into the engine on the emission of nitrogen oxides and of particles produced by combustion,
- La figure 1b, déjà décrite également, représente l’effet de la réduction de l’erreur du débitmètre sur les marges de calibration des émissions d’oxydes d’azote et sur les rejets de CO2.- Figure 1b, already described also, shows the effect of reducing the error of the flow meter on the calibration margins of nitrogen oxide emissions and on CO 2 emissions.
- La figure 2a représente schématiquement un moteur à combustion interne dans lequel un procédé de correction de la mesure d’un débitmètre peut être mis en œuvre,FIG. 2a schematically represents an internal combustion engine in which a method for correcting the measurement of a flow meter can be implemented,
- La figure 2b représente la pression dans le cylindre en fonction de la position du vilebrequin dans un moteur à injection directe.- Figure 2b shows the pressure in the cylinder as a function of the position of the crankshaft in a direct injection engine.
- La figure 3 représente schématiquement les principales étapes d’un procédé de correction de la mesure d’un débitmètre.- Figure 3 shows schematically the main steps of a method for correcting the measurement of a flow meter.
- La figure 4 est un graphe combinant simultanément la vitesse du véhicule, le régime moteur, le couple moteur, et le débit d’air frais introduit dans le moteur et mesuré par un débitmètre en fonction du temps.- Figure 4 is a graph simultaneously combining the vehicle speed, engine speed, engine torque, and the flow of fresh air introduced into the engine and measured by a flow meter as a function of time.
- La figure 5 représente un logigramme d’un exemple de mise en œuvre du procédé selon un mode de réalisation de l’invention.- Figure 5 shows a flow diagram of an example of implementation of the method according to an embodiment of the invention.
Architecture du moteur à combustion interneArchitecture of the internal combustion engine
En référence à la figure 2a, on a représenté un moteur à combustion interne 1, qui comporte au moins un cylindre 10, et un capteur de pression 11, dit capteur de pression cylindre, adapté pour mesurer la pression dans l’au moins un cylindre 10.Referring to Figure 2a, there is shown an internal combustion engine 1, which comprises at least one cylinder 10, and a pressure sensor 11, called cylinder pressure sensor, suitable for measuring the pressure in the at least one cylinder 10.
Le moteur à combustion interne comprend également un circuit de recirculation de gaz d’échappement 20, qui permet de prélever une partie des produits de la combustion du carburant dans le cylindre, et de la faire recirculer pour la rediriger vers le cylindre lors d’une combustion ultérieure. Le circuit de recirculation des gaz d’échappement 20 peut classiquement comprendre une branche de recirculation haute pression 21, à proximité de la sortie des gaz du cylindre, et une branche de recirculation basse pression 22, plus en aval du cylindre, et où les gaz circulant ont subi une détente.The internal combustion engine also includes an exhaust gas recirculation circuit 20, which makes it possible to take part of the products of the combustion of fuel in the cylinder, and to make it recirculate in order to redirect it towards the cylinder during a subsequent combustion. The exhaust gas recirculation circuit 20 can conventionally comprise a high pressure recirculation branch 21, near the gas outlet of the cylinder, and a low pressure recirculation branch 22, further downstream of the cylinder, and where the gases circulating have been relaxed.
De plus, le circuit de recirculation des gaz d’échappement 20 comprend au moins une vanne 23 pilotable pour s’ouvrir et se fermer, la vanne étant adaptée pour respectivement autoriser, interdire, ou réguler la circulation de gaz d’échappement dans le circuit 20. Avantageusement, dans le cas où le circuit de recirculation 20 comprend une branche haute pression 21 et une branche basse pression 22, il comprend également une vanne 23 dans chaque branche, chacune permettant de sélectivement autoriser, interdire ou réguler la circulation des gaz dans la branche correspondante.In addition, the exhaust gas recirculation circuit 20 comprises at least one valve 23 which can be controlled to open and close, the valve being adapted to respectively authorize, prohibit, or regulate the circulation of exhaust gases in the circuit. 20. Advantageously, in the case where the recirculation circuit 20 comprises a high pressure branch 21 and a low pressure branch 22, it also includes a valve 23 in each branch, each making it possible to selectively authorize, prohibit or regulate the circulation of gases in the corresponding branch.
Le moteur 1 comprend également un conduit d’arrivée d’air frais 30 à introduire dans le cylindre, et un dispositif de mesure du débit d’air frais 31 introduit, par exemple un débitmètre.The engine 1 also includes a fresh air inlet duct 30 to be introduced into the cylinder, and a device for measuring the fresh air flow rate 31 introduced, for example a flow meter.
Le conduit d’arrivée d’air frais 30 comme le circuit de recirculation des gaz d’échappement 20 débouchent dans le cylindre 10 de manière à introduire dans le cylindre un mélange d’air frais et de gaz d’échappement recyclés en proportions ajustables.The fresh air inlet pipe 30 as the exhaust gas recirculation circuit 20 open into the cylinder 10 so as to introduce into the cylinder a mixture of fresh air and recycled exhaust gases in adjustable proportions.
Le moteur 1 est un moteur à injection directe, c’est-à-dire qu’il comprend un ou plusieurs injecteurs de carburant (non représentés) qui débouche(nt) directement dans la chambre de combustion du cylindre, plutôt qu’en amont du cylindre dans le conduit d’arrivée d’air débouchant dans le cylindre.Engine 1 is a direct injection engine, that is to say that it comprises one or more fuel injectors (not shown) which opens (s) directly into the combustion chamber of the cylinder, rather than upstream of the cylinder in the air inlet duct opening into the cylinder.
Typiquement, le moteur peut être un moteur de type Diesel.Typically, the engine can be a diesel type engine.
Alternativement, en référence à la figure 2b, le moteur peut être un moteur de type essence à injection directe. Dans ce cas, il est préférable que le moteur soit conçu de sorte qu’il existe une plage de rotation du vilebrequin d’au moins 20° entre la fermeture de la soupape d’admission et l’initiation de la combustion durant laquelle aucune injection de carburant n’a lieu. Ceci représente une durée pendant laquelle la composition du contenu de la chambre du cylindre ne varie pas et permet de mettre en œuvre le procédé de correction décrit ci-après.Alternatively, with reference to FIG. 2b, the engine can be a petrol engine type with direct injection. In this case, it is preferable that the engine is designed so that there is a range of rotation of the crankshaft of at least 20 ° between the closing of the intake valve and the initiation of combustion during which no injection of fuel does not take place. This represents a period during which the composition of the content of the cylinder chamber does not vary and makes it possible to implement the correction method described below.
De retour à la figure 2a, le moteur 1 comprend en outre un dispositif 40 de correction de la mesure du débit d’air frais du débitmètre 31. Ce dispositif 40 comprend un contrôleur 41, par exemple un microcontrôleur, qui comprend des interfaces de communication dédiées 42 lui permettant de communiquer avec le débitmètre 31 et le capteur de pression 11 du cylindre afin de recevoir de ceux-ci les valeurs qu’ils ont mesurées. Le contrôleur comprend également une interface de communication 43 avec la ou les vannes 23 du circuit de recirculation 20 afin de commander notamment l’ouverture et la fermeture des vannes.Returning to FIG. 2a, the motor 1 also comprises a device 40 for correcting the measurement of the fresh air flow rate of the flow meter 31. This device 40 comprises a controller 41, for example a microcontroller, which includes communication interfaces dedicated 42 allowing it to communicate with the flow meter 31 and the pressure sensor 11 of the cylinder in order to receive from them the values they have measured. The controller also includes a communication interface 43 with the valve or valves 23 of the recirculation circuit 20 in order to control in particular the opening and closing of the valves.
Enfin le contrôleur 41 comprend une mémoire 44 et des moyens de traitement, par exemple un processeur 45, adapté pour mettre en œuvre le procédé de correction de la mesure du débitmètre décrit ci-après.Finally, the controller 41 includes a memory 44 and processing means, for example a processor 45, adapted to implement the method for correcting the measurement of the flowmeter described below.
Procédé de correction de la mesure du débitmètreMethod for correcting the measurement of the flow meter
En référence à la figure 3, le dispositif de correction 40 met en œuvre un procédé de correction de la mesure du débit d’air frais introduit dans le moteur et mesuré par le débitmètre 31.Referring to Figure 3, the correction device 40 implements a method for correcting the measurement of the flow rate of fresh air introduced into the engine and measured by the flow meter 31.
Ce procédé comprend une première étape 100 de détermination d’une erreur du débitmètre 31 sur la mesure qu’il réalise.This method comprises a first step 100 of determining an error of the flow meter 31 on the measurement that it performs.
Cette étape 100 comprend le calcul 110 d’une valeur d’erreur sur le débit d’air frais mesuré par le débitmètre lors d’au moins une phase au cours de laquelle aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu dans le moteur.This step 100 includes the calculation 110 of an error value on the flow of fresh air measured by the flow meter during at least one phase during which no recirculation of exhaust gases takes place in the engine. .
Cette étape est mise en œuvre à partir d’une mesure simultanée :This step is implemented from a simultaneous measurement:
• du débit d’air frais introduit dans le moteur par le débitmètre 21, et • de la pression dans le cylindre, par le capteur de pression 11, lors d’un cycle de combustion du moteur.• the flow of fresh air introduced into the engine by the flow meter 21, and • the pressure in the cylinder, by the pressure sensor 11, during a combustion cycle of the engine.
En effet, lorsqu’aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu, le débit de gaz d’échappement recirculé est nul. Ceci implique donc que le seul gaz qui est utilisé pour la combustion est l’air frais introduit dans le moteur, et dont le débit est mesuré par le débitmètre.In fact, when no exhaust gas recirculation takes place, the flow of recirculated exhaust gas is zero. This therefore implies that the only gas that is used for combustion is the fresh air introduced into the engine, the flow rate of which is measured by the flow meter.
Il est alors possible, lors de périodes de compression de l’air dans le cylindre au cours du cycle de combustion, et avant que du carburant ne soit injecté dans le cylindre, de déterminer à partir de la pression mesurée dans le cylindre par le capteur de pression 11, la masse d’air frais introduite dans le moteur pendant un cycle de combustion, et d’en déduire le débit d’air frais introduit dans le moteur pendant ce cycle. En l’absence de recirculation de gaz d’échappement, ce débit d’air frais doit être égal à celui qui a été mesuré par le débitmètre, et qui est mesuré simultanément.It is then possible, during periods of air compression in the cylinder during the combustion cycle, and before fuel is injected into the cylinder, to determine from the pressure measured in the cylinder by the sensor. pressure 11, the mass of fresh air introduced into the engine during a combustion cycle, and to deduce the flow of fresh air introduced into the engine during this cycle. In the absence of exhaust gas recirculation, this fresh air flow must be equal to that which was measured by the flow meter, and which is measured simultaneously.
Néanmoins, comme le débitmètre se trouve en amont du cylindre 10 par rapport au circuit de l’air frais dans le moteur, la donnée mesurée par le débitmètre est avantageusement filtrée par un filtre passe-bas, de manière à introduire un délai sur la mesure du débitmètre qui ramène la valeur mesurée du débit d’air frais réellement simultanée à la valeur calculée à partir de la pression dans le cylindre, et rend donc la comparaison entre les deux valeurs de débit plus pertinente. Ce filtre est avantageusement appliqué par le contrôleur 41.However, as the flow meter is located upstream of the cylinder 10 relative to the fresh air circuit in the engine, the data measured by the flow meter is advantageously filtered by a low-pass filter, so as to introduce a delay in the measurement. of the flow meter which brings the measured value of the flow of fresh air actually simultaneous to the value calculated from the pressure in the cylinder, and therefore makes the comparison between the two flow values more relevant. This filter is advantageously applied by the controller 41.
La détermination du débit d’air frais à partir de la pression du cylindre est mise en œuvre par application du procédé décrit dans la demande WO 2014/095052, auquel on pourra se référer pour plus de détails d’implémentation. En particulier, on applique le procédé qui y est décrit dans le cas où la masse de gaz d’échappement recyclé est nul.The determination of the fresh air flow rate from the cylinder pressure is implemented by applying the method described in application WO 2014/095052, to which reference may be made for more details of implementation. In particular, the method described there is applied in the case where the mass of recycled exhaust gas is zero.
En résumé, pour déterminer la masse de gaz dans chaque cylindre du moteur à partir de la pression dans le cylindre correspondant, on applique la formule suivante :In summary, to determine the mass of gas in each cylinder of the engine from the pressure in the corresponding cylinder, the following formula is applied:
MAF,MY F,
CYLCYL
Γ dV a-l] ί c^Xci(crfc)X CV J dTçyl d(crk)Γ dV al] ί c ^ X ci (crfc) X CV J dTçyl d (crk)
Où :Or :
• MAFcyl est la masse de gaz dans le cylindre considéré, • Pcyi est la pression mesurée dans le cylindre, • dV/d(crk) est la variation de volume dans le cylindre pour une variation angulaire du vilebrequin égale à d(crk), • dTcyi/d(crk) est la variation de température dans le cylindre pour une variation angulaire du vilebrequin égale à d(crk), • CV est la capacité calorifique à volume constant de la masse de gaz, et • a-1 est un terme correctif représentant une prise en compte des pertes thermiques.• MAFcyl is the mass of gas in the cylinder considered, • P cy i is the pressure measured in the cylinder, • dV / d (crk) is the change in volume in the cylinder for an angular change in the crankshaft equal to d (crk ), • dT cy i / d (crk) is the temperature variation in the cylinder for an angular variation of the crankshaft equal to d (crk), • CV is the heat capacity at constant volume of the mass of gas, and • a -1 is a corrective term representing consideration of thermal losses.
Puis on détermine la masse de gaz dans tous les cylindres du moteur sur un cycle complet de combustion, et on en déduit par égalité la masse d’air frais correspondant au même cycle complet de combustion. Connaissant la géométrie du conduit d’entrée d’air frais 30 et la durée du cycle de combustion (ou la vitesse de rotation du moteur) on en déduit le débit d’air frais introduit dans le moteur pendant le cycle de combustion.Then we determine the mass of gas in all the engine cylinders over a complete combustion cycle, and we deduct by equality the mass of fresh air corresponding to the same complete combustion cycle. Knowing the geometry of the fresh air inlet duct 30 and the duration of the combustion cycle (or the speed of rotation of the engine), the flow of fresh air introduced into the engine during the combustion cycle is deduced therefrom.
Comme le débit d’air frais calculé à partir de la mesure de la pression dans le cylindre doit être égal à celui mesuré par le débitmètre, en l’absence de recirculation de gaz d’échappement, la valeur d’erreur est calculée lors de l’étape 110 comme la différence entre le débit mesuré par le débitmètre et le débit calculé à partir de la pression du cylindre, car en effet la précision sur le débit calculé à partir de la pression du cylindre est supérieure à la précision du débitmètre.Since the fresh air flow calculated from the cylinder pressure measurement must be equal to that measured by the flow meter, in the absence of exhaust gas recirculation, the error value is calculated during step 110 as the difference between the flow rate measured by the flow meter and the flow rate calculated from the cylinder pressure, because indeed the precision on the flow rate calculated from the cylinder pressure is greater than the accuracy of the flow meter.
L’étape 110 permet d’obtenir une valeur d’erreur; cependant pour une meilleure précision sur la valeur de l’erreur le procédé comprend avantageusement le calcul de plusieurs valeurs d’erreurs, à chaque fois lors de phases dépourvues de recirculation de gaz d’échappement.Step 110 makes it possible to obtain an error value; however, for better accuracy of the error value, the method advantageously comprises the calculation of several error values, each time during phases without exhaust gas recirculation.
En référence à la figure 4, on va maintenant décrire les phases au cours desquelles aucune recirculation des gaz d’échappement n’a lieu. Ces phases correspondent à des périodes où les vannes 23 de fermeture de la circulation dans le conduit de recirculation sont fermées. Deux types de phases peuvent être utilisés pour calculer une valeur d’erreur.Referring to Figure 4, we will now describe the phases during which no exhaust gas recirculation takes place. These phases correspond to periods when the valves 23 for closing the circulation in the recirculation duct are closed. Two types of phases can be used to calculate an error value.
En premier lieu, les vannes 23 sont classiquement fermées lorsque le couple moteur est élevé, et qu’un débit d’air frais introduit dans le moteur est très important pour supporter des performances élevées du moteur. Typiquement, le couple moteur est compris lors de ces phases P1 entre 90 et 100% du couple moteur maximal que le moteur peut délivrer. Lors de ces phases, aucune recirculation de gaz d’échappement n’a lieu, afin de favoriser la combustion d’air frais et d’optimiser les performances moteurs.First, the valves 23 are conventionally closed when the engine torque is high, and a flow of fresh air introduced into the engine is very important to support high engine performance. Typically, the engine torque is comprised during these phases P1 between 90 and 100% of the maximum engine torque that the engine can deliver. During these phases, no exhaust gas recirculation takes place, to promote the combustion of fresh air and optimize engine performance.
Un deuxième type de phase P2 ne comprenant aucune recirculation de gaz d’échappement, est une phase de décélération du moteur, car lors de ces phases aucune combustion n’a lieu. Dans ce cas, le procédé comprend une commande, par le contrôleur, des vannes 23 pour les fermer, afin de garantir l’absence totale de circulation de gaz d’échappement et donc l’égalité entre le débit d’air frais calculé à partir de la mesure de la pression cylindre, et le débit d’air frais mesuré par le débitmètre.A second type of phase P2 comprising no recirculation of exhaust gas, is a phase of deceleration of the engine, because during these phases no combustion takes place. In this case, the method comprises a control, by the controller, of the valves 23 to close them, in order to guarantee the total absence of circulation of exhaust gases and therefore the equality between the flow of fresh air calculated from of the cylinder pressure measurement, and the fresh air flow measured by the flow meter.
Comme visible sur la figure 4, les phases P1 et P2 correspondent à des plages différentes de débits d’air frais introduits dans le moteur : les phases P1 sont des phases de fort débit d’air frais, et les phases P2 sont des phases de débit d’air relativement plus faible.As can be seen in FIG. 4, the phases P1 and P2 correspond to different ranges of flow rates of fresh air introduced into the engine: the phases P1 are phases of high flow rate of fresh air, and the phases P2 are phases of relatively lower air flow.
Or, l’erreur du débitmètre est variable en fonction du débit qu’il mesure. Par conséquent il est préférable de réaliser au moins un calcul d’erreur lors de chaque phase, afin d’obtenir au moins une valeur d’erreur correspondant à une plage de faible débit d’air et au moins une valeur d’erreur correspondant à une plage de fort débit d’air. Ceci permet d’augmenter la précision de l’erreur globale déterminée à partir des valeurs d’erreur mesurées.However, the error of the flow meter is variable depending on the flow it measures. Consequently, it is preferable to carry out at least one error calculation during each phase, in order to obtain at least one error value corresponding to a range of low air flow and at least one error value corresponding to a range of high air flow. This increases the accuracy of the overall error determined from the measured error values.
En outre, afin d’améliorer la reproductibilité des mesures et la précision de la valeur d’erreur calculée, l’étape 110 de calcul n’est de préférence mise en œuvre que lorsque le gradient temporel du débit d’air mesuré par le débitmètre est inférieure à un seuil déterminé. Pour ce faire la dérivée temporelle du débit d’air mesuré par le débitmètre est surveillée en continu, et l’étape 110 n’est autorisée par le contrôleur que lorsqu’elle est inférieure au dit seuil.In addition, in order to improve the reproducibility of the measurements and the accuracy of the calculated error value, the calculation step 110 is preferably only implemented when the time gradient of the air flow measured by the flow meter is below a certain threshold. To do this, the time derivative of the air flow measured by the flow meter is continuously monitored, and step 110 is only authorized by the controller when it is below the said threshold.
Suite à l’étape 110 de calcul d’au moins une valeur d’erreur dans l’une et/ou l’autre des phases P1 et P2, le procédé comprend une étape 120 d’établissement, à partir des valeurs d’erreur relevées pour un ensemble de valeurs de débits d’air mesurés par le débitmètre, d’une relation entre l’erreur du débitmètre et le débit d’air frais mesuré.Following the step 110 of calculating at least one error value in one and / or the other of the phases P1 and P2, the method comprises a step 120 of establishing, from the error values readings for a set of values of air flows measured by the flow meter, of a relation between the error of the flow meter and the measured fresh air flow.
Cette étape est de préférence mise en œuvre par régression linéaire.This step is preferably implemented by linear regression.
Une fois que l’erreur a été déterminée en fonction du débit d’air frais mesuré par le débitmètre, le procédé comprend une étape de génération 200 de valeurs corrigées du débit d’air frais mesuré par le débitmètre, en soustrayant, à la valeur mesurée, la valeur d’erreur correspondante pour ce débit.Once the error has been determined as a function of the fresh air flow rate measured by the flow meter, the method comprises a step 200 of generating corrected values of the fresh air flow rate measured by the flow meter, by subtracting, from the value measured, the corresponding error value for this flow.
En référence à la figure 5 on a représenté par un logigramme un exemple d’implémentation du procédé de correction.Referring to FIG. 5, a flow diagram shows an example of implementation of the correction method.
Lors d’une étape S101 on détermine si les vannes 23 sont fermées et interdisent de ce fait la recirculation de gaz d’échappement dans le moteur. Si oui, le procédé poursuit à l’étape S102. Sinon il poursuit à l’étape S103.In a step S101, it is determined whether the valves 23 are closed and therefore prohibit the recirculation of exhaust gases in the engine. If yes, the method continues to step S102. Otherwise it continues to step S103.
A l’étape S103, on détermine si le moteur est dans une phase de décélération. Si oui, alors lors d’une étape S104 le contrôleur commande les vannes 23 pour les fermer, et le procédé poursuit à l’étape S102. Sinon il poursuit à l’étape S106.In step S103, it is determined whether the engine is in a deceleration phase. If yes, then during a step S104 the controller controls the valves 23 to close them, and the method continues to step S102. Otherwise it continues to step S106.
A l’étape S102, le contrôleur détermine si le gradient temporel - ou variation temporelle - du débit d’air mesuré par le débitmètre est inférieur à un seuil déterminé. Si oui, le procédé poursuit à l’étape S105, sinon il poursuit à l’étape S106.In step S102, the controller determines whether the time gradient - or time variation - of the air flow measured by the flow meter is less than a determined threshold. If yes, the method continues to step S105, otherwise it continues to step S106.
En variante, cette étape peut être une étape préalable ayant lieu avant l’étape S101 et qui conditionne la poursuite du procédé vers cette étape. Dans ce cas, une fois les vannes fermées, le procédé poursuit directement à l’étape S105 décrite ciaprès.As a variant, this step can be a prior step taking place before step S101 and which conditions the continuation of the process towards this step. In this case, once the valves are closed, the process continues directly to step S105 described below.
A l’étape S105, le contrôleur récupère simultanément :In step S105, the controller simultaneously recovers:
• la valeur de la pression dans chaque cylindre, et • le débit d’air frais mesuré par le débitmètre, avantageusement filtré par le filtre passe-bas.• the value of the pressure in each cylinder, and • the flow of fresh air measured by the flow meter, advantageously filtered by the low-pass filter.
Le contrôleur calcule à partir de ces valeurs, et comme expliqué ci-avant, une valeur d’erreur du débitmètre pour la valeur de débit mesurée, et enregistre cette valeur et le débit associé dans la mémoire 44. Le procédé poursuit ensuite à l’étape S106.The controller calculates from these values, and as explained above, a flowmeter error value for the measured flow value, and stores this value and the associated flow in memory 44. The process then continues with the step S106.
Lors de l’étape S106, le contrôleur calcule une régression linéaire sur l’ensemble des valeurs d’erreur enregistrées en mémoire 44 associées aux valeurs de débit correspondantes.In step S106, the controller calculates a linear regression on all of the error values recorded in memory 44 associated with the corresponding flow rate values.
Le procédé poursuit ensuite à l’étape S107, qui correspond à l’étape de correction 200 de la mesure du débitmètre à partir de la fonction d’erreur qui a été déterminée. Le procédé continu ensuite à l’étape 101.The method then continues to step S107, which corresponds to the correction step 200 of the measurement of the flow meter from the error function which has been determined. The process then continues to step 101.
Comme dans l’exemple de la figure 5, le procédé de correction est de préférence itératif, à savoir que l’erreur obtenue à l’issue de l’étape 120 est enregistrée dans la mémoire 44, et les étapes 110 et 120 sont répétées lors de phases P1 et P2 ultérieures pour faire converger l’erreur vers une valeur stable, et pour lui conserver une bonne précision au cours du temps en cas de variation de l’erreur du débitmètre liée à son vieillissement.As in the example in FIG. 5, the correction method is preferably iterative, namely that the error obtained at the end of step 120 is recorded in memory 44, and steps 110 and 120 are repeated during subsequent phases P1 and P2 to make the error converge towards a stable value, and to keep it good accuracy over time in the event of a variation in the error of the flowmeter linked to its aging.
L’erreur mise à jour est ensuite reprise lors de l’étape 200 pour corriger la mesure du débitmètre.The updated error is then taken again in step 200 to correct the measurement of the flow meter.
On observe une bonne convergence de l’erreur puisqu’il suffit de mettre en œuvre l’étape de calcul 110 sur une phase P1 et une phase P2 de quatre séquences d’accélération-décélération pour que le coefficient de détermination R2 de la régression linéaire soit supérieur à 0,8.A good convergence of the error is observed since it suffices to implement the calculation step 110 on a phase P1 and a phase P2 of four acceleration-deceleration sequences for the coefficient of determination R 2 of the regression linear is greater than 0.8.
Il en résulte une diminution de la marge d’erreur sur la valeur du débit d’air frais mesurée par le débitmètre de 6 % sans la correction à environ 2,5 % après correction, ce qui permet un contrôle plus fin des débits de gaz d’échappement recirculés et se traduit en une réduction visible de la variabilité des émissions d’oxydes d’azote, comme visible sur la figure 1a, et en une réduction des émissions de dioxyde de carbone.This results in a reduction of the margin of error on the value of the fresh air flow measured by the flow meter from 6% without the correction to around 2.5% after correction, which allows finer control of the gas flows exhaust recirculated and results in a visible reduction in the variability of nitrogen oxide emissions, as seen in Figure 1a, and in a reduction of carbon dioxide emissions.
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